Ответы на вопросы трудящихся

Ставят мне вопросики острые, жгучие…

Юлий Ким

Мы с Алексеем Кудря затеяли серию видеороликов с моими ответами на вопросы по астрофизике, собранные в соцсетях и на YouTube. Идея принадлежит Алексею — он известный астроном-любитель, а теперь и член команды ТрВ-Наука. Я вначале отнесся к идее прохладно, но постепенно втянулся, и когда прозвучало предложение сделать из этого книгу, отнесся к нему почти всерьез: чем черт не шутит?

«А если Большого взрыва не было?» (в эфире Алексей Кудря и Борис Штерн)
«А если Большого взрыва не было?» (в эфире Алексей Кудря и Борис Штерн)

Что именно мы делаем? Алексей объявляет во всяких «прикормленных» местах, посещаемых любителями астрофизики и даже профессионалами: «Задавайте вопросы Штерну! Он ответит на всё!» — не конкретизируя тему и не накладывая ограничения на форму вопроса. А я, соответственно, отдуваюсь, предварительно посмотрев вопросы и прикинув ответы, если надо, пошарив по Интернету. Рискованная затея, но всё равно она оказалась приятной и полезной: в результате я сам учусь и горжусь тем, что еще способен на это в своем почтенном возрасте. И не столь уж часто настают минуты позора, хотя бывает, что и ляпнешь…

Вопросы, как камни с неба, беспорядочно покрывают огромную площадь, падая далеко за пределами моей профессиональной компетенции. Собственно, эта самая компетенция у меня ограничивается астрофизикой высоких энергий (и частично космологией, благодаря написанной книге), а тут спрашивают про направление течения времени и про его происхождение, про межзвездную среду и несуществующую антигравитацию, про Вселенную-симуляцию, про управляемое охлаждение Земли. Любят спрашивать про темную материю — ее распределение в галактиках и пространстве, ее поглощение черными дырами. Ну и про всякие парадоксы, связанные с последними. Даже про климат. На самом деле это вовсе не страшно: важен не объем готовых знаний в голове, а умение быстро разбираться и делать прикидочные оценки. А это дело наживное.

Некоторые вопросы заставляют крепко задуматься. Например: «Есть ли корреляция между направлением движения галактики и тем, в какую сторону закручены ее рукава?» А откуда я знаю? Но ведь это пространственно-нечетная корреляция! Это же ужас — с какой стати во Вселенной должно быть макроскопическое нарушение симметрии между правым и левым? Дело в том, что само по себе направление закручивания рукавов не определено — оно зависит от того, с какой стороны поглядеть на галактику. Но если добавить направление движения или направление взгляда, то появляется определенность, появляется спиральность: галактика может быть лево- или правозакрученной. И преобладание тех или иных будет означать глобальное нарушение пространственной четности на макро-, точнее, на мегамасштабах. Откуда?

В комментариях мне подсказали, что эффекты нарушения четности во Вселенной действительно ищут. Что касается корреляции между закрученностью и движением, тут надо уточнить, относительно какой системы надо отслеживать движение. Казалось бы, относительно системы, в которой реликтовое излучение изотропно — мы сами движемся относительно нее со скоростью ~600 км/с. Но это непросто. Но народ не сдается: просто подсчитывает число право- и левозакрученных, глядя в разных направлениях, надеясь найти где-то статистически значимый избыток. Это уже ужас-ужас: тут предполагается не только нарушение пространственной четности, но и изотропии Вселенной.

Скопление галактик. По ссылке [1] можно посмотреть увеличенное изображение и самостоятельно посчитать число право- и левозакрученных галактик
Скопление галактик. По ссылке [1] можно посмотреть увеличенное изображение и самостоятельно посчитать число право- и левозакрученных галактик
Наконец, я наткнулся на популярный проект — пока теоретический: искать нарушение четности в четырехточечной корреляции галактик. Разобьем пространственное распределение галактик на тетраэдры — существует триангуляция Делоне, предписывающая, как это сделать однозначным образом. Оказывается, что при этом тетраэдры имеют определенную пространственную четность — правые и левые. Если он правильный, то пространственно-четный. Но если все стороны разные, то берем самое длинное ребро, выбираем ту из вершин, где длиннее второе по длине ребро, и вращаем тетраэдр вокруг самого длинного ребра от второго к третьему по длине. Звучит неуклюже, но рецепт дает однозначную спиральность. Наверняка есть более изящная формулировка на языке векторной алгебры.

Народ собирается подсчитывать число правых и левых тетраэдров, что, по-моему, безнадежно, поскольку направление на галактику определяется хорошо, красное смещение неплохо, но точный перевод красного смещения в расстояние проблематичен из-за разброса скоростей галактик. Мне кажется, что для решения этой задачи попросту не хватит точности определения расстояний по лучу зрения — это даст слишком большой шум, в котором потонет гипотетический эффект.

Просматривая литературу по поводу нарушения пространственной четности в астрофизике, я наткнулся на еще одну забавную идею: нейтронные звезды должны нарушать пространственную четность из-за преимущественной спиральности, в данном случае — корреляции между направлениями вращения и движения относительно родительской галактики. Это следствие хорошо известного нарушения пространственной четности в микромире, в слабых взаимодействиях. При взрыве сверхновой излучается огромное количество нейтрино — это основной механизм сброса тепловой энергии. А нейтрино обладают определенной спиральностью. При этом взрыв несимметричен, и образующаяся нейтронная звезда получает приличный импульс отдачи — скорость порядка тысячи километров в секунду. И при том же она получает заметный момент вращения за счет левоспиральных нейтрино, вылетевших преимущественно в одном направлении. Красиво же!

Так простой вопрос неумолимо заставляет расширять собственную картину мира, чтобы дать достаточно глубокий ответ.

Вообще, мои любимые вопросы связаны со всяческими ниспровержениями устоявшегося и открытиями нового в физике. Эти ниспровержения и открытия всё время маячат на горизонте на уровне значимости три или даже четыре сигма (уровень достоверности 0,997 и 0,9999 соответственно). Они так и будут маячить, поскольку направлений поисков много, методик еще больше, а о всяких вспомогательных параметрах в этих методиках и говорить не приходится. Поэтому люди ищут и находят маловероятные статистические отклонения, процеживая разнообразные данные широким бреднем. Так возникают и потом рассасываются сенсации. Распад темной материи, анизотропия Вселенной, нарушение лоренц-инвариантности и многое другое. Это очень увлекательное занятие — искать ниспровержения мейнстримных теорий и свидетельства Новой Физики. А я, наоборот, люблю опровергать эти ниспровержения и свидетельства, вылавливая статистические натяжки. Каждому свое.

Конечно, когда-нибудь люди натолкнутся на Новую Физику: прогресс в методах движется медленно, но непреклонно. Кстати, бозон Хиггса в ЦЕРНе открывали как бы дважды — сначала с маргинальной значимостью (с неправильной массой — то был именно статистический выброс) на старой машине, затем — по-настоящему — на новой.

Вернемся к вопросам и ответам. Мы никак не ограничиваем уровень сложности и адекватности задаваемых вопросов, поскольку на самый глупый вопрос можно найти интересный и достаточно глубокий ответ. Другое дело — как отвечать и на кого ориентироваться. Высказывание, приписываемое Эйнштейну: «Если вы что-то не можете объяснить шестилетнему ребенку, вы сами этого не понимаете» — просто красивое изречение, и не более того. Конечно, от шестилетнего ребенка можно отделаться какой-нибудь метафорой, но это не будет объяснением. Кстати, я далеко не шестилетний ребенок, но мне до сих пор никто не смог объяснить, как возникает спектр масс в теории струн. Не потому, что они сами не понимают, а потому, что там замешана довольно сложная математика, в которую нет времени и сил врубаться. Если бы мне попался подобный вопрос, я бы ответил честно: не знаю, давайте как-нибудь спросим у имярека, он это хорошо понимает. Собственно, я уже отвечал подобным образом на некоторые вопросы, но это скорее исключение. На большинство вопросов по астрофизике и космологии ответить можно, иногда пошарив по Интернету для уточнения деталей.

Итак, кому отвечать? На этот вопрос каждый, занимающийся просветительством, отвечает по-своему. Я ориентируюсь на тех, кто способен воспринять дух науки, а не просто запомнить интересные факты. Таких меньшинство, но это очень ценное меньшинство — это маленькая аудитория, но от нее волны расходятся дальше. Кстати, реакция типа «ничего не понятно, но очень интересно!» мне вполне по душе. Она означает, что человек пусть и не разобрался в картине, но осознал, что она существует — большая, красивая и глубокая картина мира, высвеченная наукой.

Обратная связь через комментарии и сообщения есть, и она в основном положительная. Люди задают новые вопросы вслед, уточняющие вопросы, иногда даже подсказывают нечто полезное. Комментаторы спорят между собой, иногда отвечая вместо меня и вполне адекватно. В общем, жизнь идет. Попадаются и воинствующие невежды и фрики со своими теориями мироздания — а как же без них? Здесь главное не втягиваться в вязкие липкие препирательства.

Итак, сериал продолжается. Мы пока не знаем, что получится в результате, получится ли книга. Главное — двигаться дальше. Это происходит на моем канале, весьма скромном по аудитории: youtube.com/channel/UCH-ixOt_b7AtvmaLcrhfUZw

Последняя запись ответов на вопросы здесь: youtube.com/watch?v=P9M4rjCYbxY

Вопросы можно задавать в комментариях к видео, в комментариях под этой колонкой и в соцсетях под соответствующими объявлениями Алексея Кудря.

И еще мы намерены провести конкурс на лучший вопрос методом народного голосования.

Борис Штерн

1. upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/Galaxy_Cluster_MACS_J0717.5%2B3745.jpg

Подписаться
Уведомление о
guest

11 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Заметка понравилась, и показалась живой идея бесплатных ответов Бориса Штерна на вопросы трудящихся, заданные, разумеется, в нерабочее время, – например, в обед.
К слову, – Владимира Вернадского тоже интересовало соотношение право- и левозакрученных галактик – как проявление диссимметрии на мегамасштабе.
Вот цитата из его работы:
 Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. Вып.4. О правизне и левизне (1942)
https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-vernadskiy-vi-problemy-biogeohimii-vypusk-4-1942.djvu
«Спиральные туманности видны нам в проекциях на набосвод.
В проекции на плоскость мы спиральное пространственное тело отличить не можем, правое от левого,  но в проекции на кривую поверхность – небосвод – и при сложности явления, расстояние частей которого от неё явно очень различно, – задача, мне кажется, не безнадежная.
Я не знаю таких измерений.»
Мой вопрос: а Вы пытались разглядеть и подсчитать левые и правые галактики на изображении?

Борис Штерн
ТрВ
1 год назад

Пытался, но быстро спекся

Alеx
Alеx
1 год назад

Приведённая цитата на первый взгляд кажется бессмысленной; видимо, автор цитаты неверно интерпретировал похожее замечание Канта. На самом деле дополнительное направление, возникающее благодаря “кривизне небосвода” – это просто и есть направление взгляда земного наблюдателя. Никаких измерений делать не надо.

Последняя редакция 1 год назад от Alеx
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
11 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Alеx

Полагаю, соображения Владимира Вернадского скорее обязаны его профессиональным увлечениям кристаллографией и минералогией, – там есть похожая проблема восстановления объемного вида кристалла по плоской картине дифракционных рефлексов на его рентгеновской фотографии, – например, на лауэграмме.
https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/068/954.htm
Замечу: раз уж мы допускаем гравитационное линзирование, то можем позволить себе взглянуть на фото скопления галактик как на лауэграмму.
Упомянутая им «кривизна небосвода», похоже, сродни «земному горизонту» и вполне может использоваться в конструировании гипотетических моделей мира наравне с любой другой «кривизной».
К слову, – меня «кривизна небосвода» заставляет вспомнить изумительную «гравюру Фламмариона».

Flammarion.jpg
Alеx
Alеx
11 месяцев(-а) назад

Вот соответствующее место из Канта (“Пролегомены…):
“Если две вещи во всех отношениях, которые только смогут быть познаны каждое в отдельности (во всех определениях величины и качества), совершенно одинаковы, то отсюда должно следовать, что во всех случаях и отношениях одна из этих вещей может быть заменена другой, так что замена не вызовет никакого заметного различия. Так в действительности обстоит дело с плоскими фигурами в геометрии; однако различные сферические фигуры, несмотря на полное их внутреннее совпадение, так различаются во внешнем отношении, что одна фигура никак не может быть замещена другой; например, два сферических треугольника обоих полушарий, имеющие общим основанием ту или иную дугу экватора, могут быть совершенно равны и сторонами, и углами, так что если описывать в отдельности и полностью один из них, то в нём не будет ничего такого, чего бы не было также и в описании другого; и тем не менее нельзя один поставить на место другого (а именно в противоположном полушарии); и здесь ведь есть какое-то внутреннее различие обоих треугольников, которое никаким рассудком не может быть показано как внутреннее, а обнаруживается только через внешнее отношение в пространстве.”

На самом деле для сферических треугольников возникает ещё одно выделенное направление – изнутри наружу сферы.
То есть дело не в плоскости или сферичности, а в третьем направлении, перпендикулярном плоскости.

Последняя редакция 11 месяцев(-а) назад от Alеx
Alеx
Alеx
1 год назад

“если все стороны разные, то берем самое длинное ребро, выбираем ту из вершин, где длиннее второе по длине ребро, и вращаем тетраэдр вокруг самого длинного ребра от второго к третьему по длине. Звучит неуклюже, но рецепт дает однозначную спиральность. Наверняка есть более изящная формулировка на языке векторной алгебры.”

Это движение (его надо дополнить сползанием по самому длинному ребру) описывает либо правый винт, либо левый винт. Чтобы задать винт, надо выбрать упорядоченную тройку векторов. Упорядочить легко – по убыванию длины, остаётся выбрать начало; пусть начало будет таким, чтобы у получившейся тройки был более длинный (чем у второй возможной тройки) второй вектор (первый вектор у них по самому длинному ребру тетраэдра, но в противоположных направлениях).

Alеx
Alеx
1 год назад
В ответ на:  Alеx

Собственно, задачка не из векторной алгебры, а комбинаторная: надо упорядочить вершины тетраэдра, имея упорядочение пар вершин (сторон).

Alеx
Alеx
1 год назад

“«Есть ли корреляция между направлением движения галактики и тем, в какую сторону закручены ее рукава?» … само по себе направление закручивания рукавов не определено — оно зависит от того, с какой стороны поглядеть на галактику. Но если добавить направление движения или направление взгляда, то появляется определенность, появляется спиральность: галактика может быть лево- или правозакрученной.”

Корреляция, однако, определена, если под “движением галактики” подразумевать вращение галактики в “своей плоскости”. Дело в том, что в этом случае добавленное направление – это направление времени (из прошлого в будущее), то есть правый или левый винт определяется в трёхкоординатном пространстве, где две координаты – в “плоскости галактики”, третья – время.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
11 месяцев(-а) назад

Любопытно, сколько ответов может быть получено на вопрос:
– О чем Вы думаете, глядя на картину скопления галактик?

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
11 месяцев(-а) назад

Я, похоже, не дождусь отклика на свой вопрос в рамках рубрики «Ответы на вопросы трудящихся».
На сайте «Элементы» есть не менее интересная рубрика – «ЗАДАЧА НЕДЕЛИ».
Она тоже могла бы привлечь внимание читателей ТрВН.
«Задача» в форме вопроса. Сразу дается «Подсказка», через неделю, две – «Решение».
Вот гипотетический пример:
Почему фейки распространяются быстрее фактов?
Подсказка: решений может быть несколько, – в зависимости от вида и числа ваших допущений.

Последняя редакция 11 месяцев(-а) назад от Владимир Аксайский
FTL
FTL
11 месяцев(-а) назад

Ну вот, например, чтобы улететь из под “горизонта событий” черной дыры, нужна скорость больше скорости света. Но это значит, при падении туда, материальный объект эту скорость наоборот, приобретет?

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (5 оценок, среднее: 4,60 из 5)
Загрузка...